JP3769764B2 - 放電灯点灯装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、放電ランプを点灯させる放電灯点灯装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、放電ランプを点灯させる放電灯点灯装置としては図１４に示すようなものがあった。この放電灯点灯装置は、直流電源Ｅの正極側に直列に接続されたトランジスタから成るチョッパ用のスイッチング素子Ｑ0 及びインダクタンス要素Ｌ0 の直列回路、スイッチング素子Ｑ0 とインダクタンス要素Ｌ0 との接続点と直流電源Ｅの負極との間に逆並列に接続されたダイオードＤ0 、及びスイッチング素子Ｑ0 をスイッチング駆動する駆動回路１ａを具備したチョッパ回路１と、チョッパ回路１の出力端に接続されてチョッパ回路１の出力電圧を検出する検出回路３と、検出回路３の検出出力に応じて出力電圧が略一定となるように駆動回路１ａを制御してスイッチング素子Ｑ0 のスイッチング周波数を変化させるチョッパ制御回路２と、チョッパ回路１の出力端間に接続されたコンデンサＣ0 と、４つのスイッチング素子Ｑ1 〜Ｑ4 とダイオードＤ1 〜Ｄ4 の逆並列回路にそれぞれスイッチング素子Ｑ1 〜Ｑ4 駆動用の駆動回路４ａ〜４ｄが設けられてブリッジ接続されるとともに入力端をコンデンサＣ0 と並列にチョッパ回路１の出力端間に接続された極性反転回路４と、極性反転回路４の４つの駆動回路４ａ〜４ｄを制御して各スイッチング素子Ｑ1 〜Ｑ4 を個別にスイッチングしてチョッパ回路１の出力直流電圧を周期的に極性反転して交流電圧に変換させる制御回路５と、極性反転回路４の出力端間に接続され放電ランプＤＬに昇圧された交流電圧を印加するイグナイタ回路６とを備えてなるものである。
【０００３】
また、チョッパ制御回路２は汎用のＰＷＭ用ＩＣから成るチョッパ制御ＩＣ２ａ（例えば、シャープ社製ＩＲ３Ｍ０２）を具備している。このチョッパ制御ＩＣ２ａは、５番ピンと６番ピンに接続されたコンデンサＣ3 及び抵抗Ｒ4 の時定数回路で決まる周波数にて発振しており、そのオンデューティ比は、４番ピンに入力される電圧すなわち定電圧Ｖref1を分圧抵抗Ｒ2 ，Ｒ3 で分圧して得られる電圧で決まる値を基準に、１番ピンに入力される検出回路３の検出出力に応じて変化されるものである。そして、チョッパ制御ＩＣ２ａの発振出力が８番ピンより出力されて駆動回路１ａが制御される。なお、チョッパ制御ＩＣ２ａは数１０ｋＨｚの高周波にて発振するようにコンデンサＣ3 及び抵抗Ｒ4 の値が設定されている。
【０００４】
一方、駆動回路１ａは、チョッパ制御回路２からの高周波の発振出力により、同じ周波数にてスイッチング素子Ｑ0 をスイッチングして直流電源Ｅの電源電圧を断続させる。その結果、スイッチング素子Ｑ0 に直列接続されたインダクタンス要素Ｌ0 には高周波の電流が流れることになる。そして、チョッパ回路１から出力される直流電圧を検出回路３にて検出し、その検出出力に基づいてチョッパ回路１の出力直流電圧が略一定となるようにチョッパ制御回路２が駆動回路１ａを介してスイッチング素子Ｑ0 のスイッチング周波数を変化させている。
【０００５】
また、制御回路５はチョッパ制御回路２と同じＰＷＭ用ＩＣから成る制御用ＩＣ５ａを具備し、定電圧Ｖref2を分圧抵抗Ｒ5 ，Ｒ6 で分圧した電圧で決まるオンデューティ比及びコンデンサＣ4 と抵抗Ｒ7 で決まる発振周波数の発振出力が８番，１１番ピンより出力している。８番ピンの出力は極性反転回路４のスイッチング素子Ｑ1 ，Ｑ4 を駆動する駆動回路４ａ，４ｄに与えられ、１１番ピンの出力は同じくスイッチング素子Ｑ2 ，Ｑ3 を駆動する駆動回路４ｂ，４ｃに与えられ、各駆動回路４ａ〜４ｄにより２組のスイッチング素子Ｑ1 ，Ｑ4 とＱ2 ，Ｑ3 とが制御用ＩＣ５ａの発振周波数と同じ周波数にてスイッチングされる。ただし、２組のスイッチング素子Ｑ1 ，Ｑ4 とＱ2 ，Ｑ3 とが同時にオン状態になることがないようにしてある。なお、制御用ＩＣ５ａの発振周波数は数１０〜数１００Ｈｚの低い周波数となるようにコンデンサＣ4 及び抵抗Ｒ7 の値が設定されている。つまり、極性反転回路４と制御回路５によりいわゆるフルブリッジのインバータ回路が構成されている。
【０００６】
また、イグナイタ回路６は、放電ランプＤＬの一方のフィラメントと極性反転回路４との間に２次巻線Ｌ2 が直列接続されるとともに１次巻線Ｌ1 がサイリスタから成るスイッチング素子Ｑ5 と抵抗Ｒ1 とを介して放電ランプＤＬの他方のフィラメントに接続されたトランスＴと、極性反転回路４の出力端間に接続されたフィルタ用のコンデンサＣ1 と、トランスＴの１次巻線Ｌ1 及びスイッチング素子Ｑ5 と並列に接続されたコンデンサＣ2 とを備えて成るものである。
【０００７】
次に、上記放電灯点灯装置の動作を点灯時と無負荷時とに分けて説明する。まず、点灯時においては、極性反転回路４のスイッチング素子Ｑ1 ，Ｑ4 がオン且つスイッチング素子Ｑ2 ，Ｑ3 がオフの期間中にチョッパ回路１のスイッチング素子Ｑ0 がオンすると、直流電源Ｅ→スイッチング素子Ｑ0 →インダクタンス要素Ｌ0 →スイッチング素子Ｑ1 →インダクタンス要素Ｌ2 →放電ランプＤＬ→スイッチング素子Ｑ4 →直流電源Ｅの経路でランプ電流が流れて放電ランプＤＬが点灯する。また、上記期間中にスイッチング素子Ｑ0 がオフになると、インダクタンス要素Ｌ0 に蓄えられていたエネルギが放出され、インダクタンス要素Ｌ0 →スイッチング素子Ｑ1 →インダクタンス要素Ｌ2 →放電ランプＤＬ→スイッチング素子Ｑ4 →ダイオードＤ0 →インダクタンス要素Ｌ0 の経路にて継続してランプ電流が流れる。さらに、極性反転回路４の４つのスイッチング素子Ｑ1 〜Ｑ4 が全てオフと成る期間中にスイッチング素子Ｑ0 がオンとなると、イグナイタ回路６のトランスＴの２次巻線Ｌ2 に蓄えられていたエネルギが放出され、２次巻線Ｌ2 →放電ランプＤＬ→ダイオードＤ2 →コンデンサＣ0 →ダイオードＤ3 →２次巻線Ｌ2 の経路にてランプ電流が流れる。そして、この期間中にスイッチング素子Ｑ0 がオフに切り換わっても、２次巻線Ｌ2 に蓄えられていたエネルギが放出されてしまうまで、上記経路にてランプ電流が流れ続ける。なお、スイッチング素子Ｑ2 ，Ｑ3 がオン且つスイッチング素子Ｑ1 ，Ｑ4 がオフの場合もほぼ同様の動作となるので説明は省略する。
【０００８】
ここで、チョッパ回路１のスイッチング素子Ｑ0 は、図１５（ａ）に示すように数１０〜数１００ｋＨｚの高い周波数にてスイッチングされている。したがって、スイッチング素子Ｑ0 の高周波スイッチング動作によりインダクタンス要素Ｌ0 を流れる高周波電流は、極性反転回路４の入力端間に接続されたコンデンサＣ0 と、イグナイタ回路６に具備されたコンデンサＣ1 及びトランスＴの２次巻線Ｌ2 とで構成される高周波フィルタを通過することにより、略直流電流となって放電ランプＤＬには高周波リップルの抑制されたランプ電流が流れることになる。また、極性反転回路４の２組のスイッチング素子Ｑ1 ，Ｑ2 とＱ3 ，Ｑ4 は、同図（ｂ）に示すように数１０〜数１００Ｈｚの低い周波数にてスイッチングされているため、放電ランプＤＬには同図（ｃ）に示すように矩形波のランプ電流が流れていわゆる矩形波点灯する。
【０００９】
一方、無負荷時には以下のように動作する。なお、チョッパ制御回路２及び制御回路５の動作は点灯時と同じであるから（図１６（ａ）〜（ｃ）参照）、イグナイタ回路６による放電ランプＤＬの始動動作についてのみ説明する。イグナイタ回路６では、抵抗Ｒ1 を介してコンデンサＣ2 が充電され、コンデンサＣ2 の両端電圧がスイッチング素子Ｑ5 のブレイクオーバ電圧を越えるとスイッチング素子Ｑ5 がオンし、コンデンサＣ2 の充電電荷がトランスＴの１次巻線Ｌ1 を介して放電される。このとき、トランスＴの２次巻線Ｌ2 にはトランスＴの巻数比に応じた高圧のパルス電圧が発生し（同図（ｄ）参照）、コンデンサＣ1 を介して放電ランプＤＬに印加され、高圧パルス電圧によって放電ランプＤＬが始動するものである。
【００１０】
また、図１７は他の従来例を示す一部省略した回路図であって、この放電灯点灯装置は、２つのスイッチング素子Ｑ6 ，Ｑ7 を具備したいわゆるハーフブリッジのインバータ回路を備えている。そして、無負荷時においては、２つのスイッチング素子Ｑ6 ，Ｑ7 が図１８（ａ）及び（ｂ）に示すように、数１０ｋＨｚの高周波にて図示しない駆動回路により交互にスイッチングされ、そのスイッチング周波数にてインダクタンス要素Ｌ3 とコンデンサＣ7 との直列共振回路が共振し、コンデンサＣ7 の両端間に発生する共振昇圧された電圧Ｖｃ7 により（同図（ｃ）参照）、放電ランプＤＬが始動される。
【００１１】
一方、点灯状態では、スイッチング素子Ｑ6 ，Ｑ7 が図１９（ａ）及び（ｂ）に示すように、数１０〜数１００Ｈｚ以下の低い周波数にてスイッチング動作し且つ数１０ｋＨｚの高い周波数にて２つのスイッチング素子Ｑ6 ，Ｑ7 が交互にスイッチングされている。ここで、インダクタンス要素Ｌ3 は点灯時の限流要素と高周波フィルタ用インダクタンスとに兼用されており、同図（ｃ）に示すように放電ランプＤＬには矩形波のランプ電流が流れていわゆる矩形波点灯している。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記前者の従来構成では、放電ランプＤＬを始動するためにトランスＴを具備したイグナイタ回路６を用いており、放電ランプＤＬの始動電圧を得るためにトランスＴによって極性反転回路４の出力を昇圧している。トランスＴの出力はその巻数比によって決まるため、充分な始動電圧を得るためには大きな巻数比のトランスＴが必要となり、その結果、トランスＴが大型化してしまったり、２次巻線Ｌ2 の巻数が多くなるために２次巻線Ｌ2 の直流抵抗分が増加し回路損失が増加するという問題や、イグナイタ回路６が大型になる分だけ放電灯点灯装置自体もサイズ、コストが大きくなるという問題があった。
【００１３】
また、上記後者の従来構成では、限流要素と高周波フィルタとを兼用するインダクタンス要素Ｌ3 は、放電ランプＤＬの定格電流により決定され、しかも、放電ランプＤＬの始動時に必要な始動電圧は、インダクタンス要素Ｌ3 とコンデンサＣ7 との共振で決まることから、始動電圧が決まればコンデンサＣ7 の容量も決定される。すなわち、インダクタンス要素Ｌ3 のインダクタンス値とコンデンサＣ7 の容量とは、放電ランプＤＬの種類に応じて一義的に決まってしまうから、設計における自由度が小さくなるという問題や、無負荷時においてはスイッチング素子Ｑ6 ，Ｑ7 が高周波でスイッチングされているために、無負荷時に大きな共振電流が発生し、スイッチング素子Ｑ6 ，Ｑ7 などの回路部品にかかるストレスが大きいという問題があった。
【００１４】
本発明は上記問題に鑑みてなされたものであり、小型、低コスト及び低損失の放電灯点灯装置の提供を第１の目的とし、回路設計の自由度を向上させ、大容量の回路素子を必要としない放電灯点灯装置の提供を第２の目的とするものである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、上記第１の目的を達成するために、電源電圧を断続するチョッパ用スイッチング素子を具備し出力電圧の変動に応じてチョッパ用スイッチング素子による断続周波数を可変して出力電圧を略一定とするチョッパ回路と、少なくとも４つのスイッチング素子を具備しチョッパ回路の出力端間に接続され各スイッチング素子が個別に周期的にスイッチングされてチョッパ回路の出力電圧の極性を周期的に反転させる極性反転回路と、この極性反転回路の出力端間に接続されるインダクタンス要素及びコンデンサの共振回路と、放電ランプに供給される出力を検出する検出回路と、検出回路の検出出力に基づいて無負荷状態を判別し無負荷信号を出力する判別回路と、放電ランプ点灯時には極性反転回路における各スイッチング素子のスイッチング周波数を低い周波数とするとともに無負荷時には無負荷信号に基づいて各スイッチング素子のスイッチング周波数を放電ランプの始動に充分な電圧が得られる高い周波数とする周波数切換回路とを備え、共振回路に接続される放電ランプに共振回路の共振電圧を印加して点灯させる放電灯点灯装置であって、極性反転回路の各スイッチング素子を個別に周期的にスイッチング制御する制御回路を備え、この制御回路は放電ランプの始動直後から一定の期間において無負荷時と同様の高い周波数にて極性反転回路を動作させ、その後に放電ランプ点灯時の低い周波数にて極性反転回路を動作させることを特徴とする。
【００１６】
請求項２の発明は、上記第１及び第２の目的を達成するために、請求項１の発明において、極性反転回路の入力端にフィルタ用のインダクタンス要素を直列に挿入したことを特徴とする。
請求項３の発明は、請求項２の発明において、極性反転回路の入力端間にサージ吸収用のコンデンサを接続したことを特徴とする。
【００１７】
請求項４の発明は、請求項２の発明において、フィルタ用のインダクタンス要素と極性反転回路との接続点とチョッパ回路の入力端との間にチョッパ回路側をカソードとしてダイオードを接続したことを特徴とする。
請求項５の発明は、請求項１乃至請求項４の発明において、極性反転回路の各スイッチング素子を個別に周期的にスイッチング制御する制御回路を備え、制御回路は判別回路から無負荷信号を受けたときに放電ランプへの印加電圧が断続されるように各スイッチング素子をスイッチング制御することを特徴とする。
【００１８】
請求項６の発明は、請求項１〜５の何れかの発明において、検出回路は放電ランプに流れるランプ電流あるいはランプ電流に比例した電流値を検出することを特徴とする。
【００１９】
請求項７の発明は、請求項１〜５の何れかの発明において、検出回路は放電ランプのランプ電圧あるいはランプ電圧に比例した電圧値を検出することを特徴とする。
請求項８の発明は、請求項１〜５の何れかの発明において、検出回路は放電ランプに供給されるランプ電力あるいはランプ電力に比例した電力値を検出することを特徴とする。
【００２０】
【作用】
請求項１の発明の構成では、電源電圧を断続するチョッパ用スイッチング素子を具備し出力電圧の変動に応じてチョッパ用スイッチング素子による断続周波数を可変して出力電圧を略一定とするチョッパ回路と、少なくとも４つのスイッチング素子を具備しチョッパ回路の出力端間に接続され各スイッチング素子が個別に周期的にスイッチングされてチョッパ回路の出力電圧の極性を周期的に反転させる極性反転回路と、この極性反転回路の出力端間に接続されるインダクタンス要素及びコンデンサの共振回路と、放電ランプに供給される出力を検出する検出回路と、検出回路の検出出力に基づいて無負荷状態を判別し無負荷信号を出力する判別回路と、放電ランプ点灯時には極性反転回路における各スイッチング素子のスイッチング周波数を低い周波数とするとともに無負荷時には無負荷信号に基づいて各スイッチング素子のスイッチング周波数を放電ランプの始動に充分な電圧が得られる高い周波数とする周波数切換回路とを備え、共振回路に接続される放電ランプに共振回路の共振電圧を印加して点灯させる放電灯点灯装置であって、極性反転回路の各スイッチング素子を個別に周期的にスイッチング制御する制御回路を備え、この制御回路は放電ランプの始動直後から一定の期間において無負荷時と同様の高い周波数にて極性反転回路を動作させ、その後に放電ランプ点灯時の低い周波数にて極性反転回路を動作させるので、無負荷時には高い周波数にてスイッチング素子がスイッチングされ、極性反転回路の出力端間に接続された共振回路には昇圧された共振電圧が発生し、この共振電圧が放電ランプに印加されることにより放電ランプを始動させ、点灯時には低い周波数にてスイッチング素子がスイッチングされ、放電ランプがいわゆる矩形波点灯される。すなわち、従来のトランスを備えたイグナイタ回路を用いる必要がないから、小型、低コスト及び低損失の放電灯点灯装置を実現できる。しかも、矩形波点灯中の極性反転時に昇圧された共振電圧が放電ランプに印加されることにより、放電ランプの立ち消えを低減させることができる。
【００２１】
請求項２の発明の構成では、極性反転回路の入力端にフィルタ用のインダクタンス要素を直列に挿入したので、極性反転回路の出力端間に接続されて共振回路を構成するインダクタンス要素のインダクタンス値を設定する際の設計の自由度を大きくし、無負荷時の共振電流を低く抑えることができる。
請求項３の発明の構成では、極性反転回路の入力端間にサージ吸収用のコンデンサを接続したので、フィルタ用のインダクタンス要素によって発生するサージ電圧を吸収して極性反転回路のスイッチング素子を保護することができる。
【００２２】
請求項４の発明の構成では、フィルタ用のインダクタンス要素と極性反転回路との接続点とチョッパ回路の入力端との間にチョッパ回路側をカソードとしてダイオードを接続したので、フィルタ用のインダクタンス要素によって発生するサージ電圧をダイオードを通じて放出し、極性反転回路のスイッチング素子を保護することができる。
【００２３】
請求項５の発明の構成では、極性反転回路の各スイッチング素子を個別に周期的にスイッチング制御する制御回路を備え、この制御回路が判別回路から無負荷信号を受けたときに放電ランプへの印加電圧が断続されるように各スイッチング素子をスイッチング制御するので、無負荷時に極性反転回路の出力端間に発生する共振電圧の実効値を低下させ、放電灯点灯装置の安全性を向上させることができる。
【００２５】
なお、請求項６の発明のように、検出回路が放電ランプに流れるランプ電流あるいはランプ電流に比例した電流値を検出するようにしてもよい。
また、請求項７の発明のように、検出回路が放電ランプのランプ電圧あるいはランプ電圧に比例した電圧値を検出するようにしてもよい。
あるいは、請求項８の発明のように、検出回路が放電ランプに供給されるランプ電力あるいはランプ電力に比例した電力値を検出するようにしてもよい。
【００２６】
【実施例】
以下、本発明の実施例を図面を参照して詳細に説明する。なお、以下の実施例における放電灯点灯装置の基本構成は、図１４に示したイグナイタ回路６を具備する従来例の構成とほぼ共通であり、共通する部分には同一の符号を付して説明は省略し、各実施例において特徴となる部分についてのみ説明する。
【００２７】
ここで、本発明の実施例を説明する前に、本発明の基本構成を有する参考例について説明する。
（参考例１）
本参考例の回路構成図を図１に示す。図１に示すように、本参考例における放電灯点灯装置は、図１４に示した従来構成におけるイグナイタ回路６の代わりに、インダクタンス要素Ｌ4とコンデンサＣ9との直列共振回路を極性反転回路４の出力端間に接続し、コンデンサＣ9の両端間に放電ランプＤＬを接続した点と、検出回路３の検出出力に基づいて無負荷状態の検出を判別して無負荷信号を出力する判別回路７及びこの無負荷信号に応じて制御回路５が具備する制御用ＩＣ５ａの発振周波数を低周波と高周波とに切り換える周波数切換回路８を備えた点とに特徴を有するものである。なお、その他の構成については上記従来構成と共通である。
【００２８】
判別回路７は、チョッパ回路１の負極側出力端に直列接続された検出回路３の検出出力と、基準電源７ａの基準電圧Ｖref3とを比較するコンパレータＩＣ1 を具備して成るものである。検出回路４はチョッパ回路１の出力電流に応じた電圧を検出出力として出力する。よって、検出出力の電圧値は、無負荷時に比べて放電ランプＤＬの点灯時の方が大きくなる。そこで、本実施例では、放電ランプＤＬの点灯時にコンパレータＩＣ1 の出力がＬレベルとなり、無負荷時にＨレベルとなるように基準電源７ａの基準電圧Ｖref3の値を設定している。
【００２９】
また、周波数切換回路８は、判別回路７が具備するコンパレータＩＣ1 の出力によりスイッチングされるトランジスタから成るスイッチング素子Ｑ8 と、制御回路５を構成する制御用ＩＣ５ａの６番ピンに直列接続された２つの抵抗Ｒ8 ，Ｒ9 とを備え、スイッチング素子Ｑ8 によって分圧抵抗Ｒ9 の両端を選択的に短絡し、制御用ＩＣ５ａの発振周波数を切り換えるようにしたものである。すなわち、制御用ＩＣ５ａの発振周波数は６番ピンに接続される抵抗の抵抗値と、５番ピンに接続されるコンデンサＣ4 の容量値とによって設定されるものであるから、スイッチング素子Ｑ8 のオン時には抵抗Ｒ9 の両端間が短絡されるために６番ピンに接続される抵抗は抵抗Ｒ8 のみとなり、後述するように放電ランプＤＬを始動するのに充分な電圧が得られる高い周波数（数１０〜数１００ｋＨｚ）となるように、抵抗Ｒ8 の抵抗値を設定する。反対に、スイッチング素子Ｑ8 がオフの時は、６番ピンには抵抗Ｒ8 ，Ｒ9 が直列に接続され、この場合には発振周波数が数１０〜数１００Ｈｚの低い周波数となるように抵抗Ｒ9 の抵抗値が設定してある。
【００３０】
次に、本参考例の動作を無負荷時と放電ランプＤＬの点灯時とに分けて説明する。まず、無負荷時においては、チョッパ回路１及びチョッパ制御回路２の動作については従来例と同じであるから説明は省略する。検出回路３の検出出力は、上述のように無負荷時において判別回路７の基準電圧Ｖref3よりも低くなるから、判別回路７のコンパレータＩＣ1からは無負荷信号としてＨレベルの信号が出力される。このようにして、判別回路７において無負荷状態であることが判別されるのである。
【００３１】
一方、判別回路７から出力された無負荷信号により、周波数切換回路８のスイッチング素子Ｑ8 がオンになる。その結果、上述したように抵抗Ｒ9 の両端間が短絡され、制御回路５を構成する制御用ＩＣ５ａの発振周波数は数１０〜数１００ｋＨｚの高い周波数に切り換えられる。制御用ＩＣ５ａの８番ピンと１１番ピンからは上記発振周波数を持つ高周波の信号が出力され、この高周波信号によって、図２（ｂ）及び（ｃ）に示すように、極性反転回路４の２組のスイッチング素子Ｑ1 ，Ｑ4 とＱ2 ，Ｑ3 が交互にスイッチングされてインバータ動作し、極性反転回路４の出力端間に接続されたインダクタンス要素Ｌ4 とコンデンサＣ9 の直列共振回路の共振動作により、放電ランプＤＬの始動に充分な高電圧が得られ（同図（ｄ）参照）、放電ランプＤＬが始動する。
【００３２】
放電ランプＤＬが始動してランプ電流が流れるようになると、検出回路３の検出出力が基準電圧Ｖref3よりも高くなり、判別回路７のコンパレータＩＣ1 出力はＬレベルに変わる。よって、判別回路７において無負荷でないこと（負荷接続状態）が判別される。
判別回路７の出力がＬレベルになれば、スイッチング素子Ｑ8 はオフとなり、制御用ＩＣ５ａの６番ピンには２つの抵抗Ｒ8 ，Ｒ9 が直列に接続されることになるため、発振周波数は数１０〜数１００Ｈｚの低い周波数に切り換えられる。また、図２（ａ）に示すように、従来構成と同様チョッパ回路１のスイッチング素子Ｑ0 が高周波でスイッチングされており、インダクタンス要素Ｌ0 を流れる高周波電流がコンデンサＣ0 とインダクタンス要素Ｌ4 とから成る高周波フィルタ回路により高周波リップルが抑制された略直流成分のランプ電流が供給され、しかも、極性反転回路４の各スイッチング素子Ｑ1 〜Ｑ4 は低い周波数でスイッチングされているため、放電ランプＤＬは矩形波点灯する。
【００３３】
上記構成では、無負荷時には極性反転回路４の各スイッチング素子Ｑ1 〜Ｑ4 を高周波にてスイッチング動作させ、極性反転回路４の出力端間に接続した直列共振回路により共振昇圧することによって放電ランプＤＬを始動し、放電ランプＤＬ点灯時には、極性反転回路４の各スイッチング素子Ｑ1 〜Ｑ4 のスイッチング動作の周波数を低周波に切り換えることにより、放電ランプＤＬを矩形波点灯させることができ、従来例のようなトランスＴを用いずに矩形波点灯が可能な放電灯点灯装置を実現でき、しかも、簡単な構成により低コスト及び小型化が図れ、電力のロスも少ないものである。また、放電ランプＤＬを矩形波点灯させることにより、音響的共鳴現象の発生を防止できるという利点もある。
【００３４】
（参考例２）
本参考例の回路構成図を図３に示す。本参考例における放電灯点灯装置は、参考例１の構成において、高周波フィルタ回路を構成するコンデンサＣ0と極性反転回路４の入力端との間に直列にインダクタンス要素Ｌ6を接続した点に特徴を有するものであり、他の構成については参考例１のものと共通であるから説明は省略する。
【００３５】
本参考例の放電灯点灯装置は、参考例１と同様に無負荷時においては極性反転回路４の各スイッチング素子Ｑ1〜Ｑ4を高周波でスイッチング動作させ、インダクタンス要素Ｌ4とコンデンサＣ9との直列共振回路にて共振昇圧して放電ランプＤＬを始動し、点灯時には、コンデンサＣ0とインダクタンス要素Ｌ4，Ｌ6とが高周波フィルタ回路として機能し、放電ランプＤＬに流れるランプ電流の高周波リップルを低減することができる。
【００３６】
ところで、直列共振回路を構成するインダクタンス要素Ｌ4 のインダタクタンス値及びコンデンサＣ9 の容量値は、放電ランプＤＬの始動に必要な共振電圧が得られるように設定すればよく、その組み合わせは何通りか可能である。すなわち、インダクタンス要素Ｌ4 のインダクタンス値を大きく設定すれば、無負荷時の共振電流は小さくなり、反対にインダクタンス値を小さく設定すれば、無負荷時の共振電流は大きくなる。
【００３７】
一方、点灯時において高周波リップルを低減するための高周波フィルタ回路が、コンデンサＣ0 とインダクタンス要素Ｌ4 と、さらにインダクタンス要素Ｌ6 とにより構成される。ここで、必要なフィルタ特性を得るためにコンデンサＣ0 の容量値を設定すれば、それに対応してインダクタンス要素Ｌ4 及びインダクタンス要素Ｌ6 のインダクタンス値が設定され、２つのインダクタンス要素Ｌ4 ，Ｌ6 のインダクタンス値の組み合わせも何通りか可能である。
【００３８】
したがって、インダクタンス要素Ｌ6を付加しない参考例１の構成では、始動に必要な共振電圧を得るという条件と、高周波フィルタとして必要な特性を得るという条件とにより、インダクタンス要素Ｌ4のインダクタンス値の設定がある程度制限されてしまい、設計の自由度が小さくなってしまうが、本参考例の構成であれば、上記２つの条件を満たすようにインダクタンス要素Ｌ4，Ｌ6のインダクタンス値を組み合わせればよく、そのために設計の自由度が大きくなり、無負荷時の共振電流も小さく抑えることが可能となる。
【００３９】
（参考例３）
本参考例の回路構成図を図４に示す。本参考例における放電灯点灯装置は、参考例２の構成において、高周波フィルタ回路を構成するインダクタンス要素Ｌ6より極性反転回路４側にて極性反転回路４の入力端間にサージ吸収用のコンデンサＣ10を接続した点に特徴を有するものであり、他の構成については参考例１及び２のものと共通であるから説明は省略する。
【００４０】
極性反転回路４においては、４つのスイッチング素子Ｑ1 〜Ｑ4 をスイッチング動作させているが、切換時の短絡防止のために各スイッチング素子Ｑ1 〜Ｑ4 を全てオフとする期間を設けている。ところが、このようにスイッチング素子Ｑ1 〜Ｑ4 が全てオフとなると、インダクタンス要素Ｌ6 に蓄えられていたエネルギが放出されることにより、極性反転回路４にサージ電圧となって印加され、スイッチング素子Ｑ1 〜Ｑ4 を破壊してしまう場合がある。
【００４１】
そこで、本参考例では、インダクタンス要素Ｌ6よりも極性反転回路４側において極性反転回路４の入力端間にサージ吸収用のコンデンサＣ10を接続し、このコンデンサＣ10をインダクタンス要素Ｌ6に蓄えられていたエネルギの放出経路とし、上記サージ電圧を吸収してスイッチング素子Ｑ1〜Ｑ4の破壊を防止することができる。また、点灯時においては、このサージ吸収用のコンデンサＣ10も高周波フィルタ回路を構成する構成要素となるから、参考例２の場合に比較してさらに設計の自由度が大きくなるという利点もある。
【００４２】
（参考例４）
本参考例の回路構成図を図５に示す。本参考例における放電灯点灯装置は、参考例２の構成において、極性反転回路４の入力端と直流電源Ｅの正極との間に、インダクタンス要素Ｌ0，Ｌ6及びスイッチング素子Ｑ0と並列にダイオードＤ5を接続した点に特徴を有するものであり、他の構成については参考例１及び２のものと共通であるから説明は省略する。なお、ダイオードＤ5は、カソードが直流電源Ｅの正極に、アノードが極性反転回路４の入力端に接続してある。
【００４３】
上記構成では、ダイオードＤ5を参考例３において説明したインダクタンス要素Ｌ6に蓄えられていたエネルギの放出経路としたものであり、ダイオードＤ5を通して上記エネルギが放出されるために、サージ電圧が極性反転回路４に印加されてスイッチング素子Ｑ1〜Ｑ4が破壊されるのを防止できる。
（参考例５）
本参考例の回路構成図を図６に示す。本参考例における放電灯点灯装置は、参考例１の構成において、電流検出回路から成る検出回路３の代わりに、高周波フィルタ回路を構成するコンデンサＣ0と極性反転回路４との間にコンデンサＣ0と並列に電圧検出回路から成る検出回路９を接続した点に特徴を有するものであり、他の構成については参考例１のものと共通であるから説明は省略する。
【００４４】
ここで、極性反転回路４の入力電圧は点灯時よりも無負荷時の方が高くなるから、参考例１の場合とは逆に検出回路９の検出出力を判別回路７を構成するコンパレータＩＣ1の非反転端子に入力し、基準電圧Ｖref3をコンパレータＩＣ1の反転端子に入力してあり、これにより、コンパレータＩＣ1の出力は参考例１の場合と同様に、点灯時にはＬレベル、無負荷時にはＨレベルとなる。他の構成・動作については、参考例１と同じであるから説明は省略する。
【００４５】
（参考例６）
本参考例の回路構成図を図７に示す。本参考例における放電灯点灯装置は、参考例５の構成において、電流検出回路から成る検出回路３をチョッパ回路１の負極側出力端のダイオードＤ0とコンデンサＣ0との間に接続した点に特徴を有するものであり、他の構成については参考例１及び５のものと共通であるから説明は省略する。
【００４６】
上記構成においては、電圧検出回路から成る検出回路９の検出出力（電圧）は、検出回路３による電流検出出力と、参考例５の構成における検出回路９の電圧検出出力とをかけ合わせたものとなる。すなわち、検出回路３における電圧降下分だけ検出回路９の検出出力が影響を受けて変化するため、結局検出回路９の検出出力はコンデンサＣ0の両端電圧と検出回路３に流れる電流との両方に関係した値、つまり電力に相当する値に比例したものとなる。そして、この検出回路９の検出出力が判別回路７（図示略）とチョッパ制御回路２とに入力されており、チョッパ制御回路２には、検出回路３による電流検出出力と検出回路９による電圧検出出力とが同時に入力されることになる。したがって、負荷である放電ランプＤＬの電力変化に応じて、チョッパ回路１のスイッチング素子Ｑ0を駆動する駆動回路１ａへの信号のオンデューティ比を変化させ、チョッパ回路１の出力電圧を略一定とすることができる。
【００４７】
（参考例７）
本参考例は、極性反転回路４の４つのスイッチング素子Ｑ1〜Ｑ4を、駆動回路４ａ〜４ｄを介して制御回路５によりスイッチング動作させる制御に特徴を有するものであり、回路構成については上記参考例１〜６の何れの構成であってもよい。
【００４８】
本参考例の放電灯点灯装置においては、図８（ｂ），（ｃ）に示すように、無負荷時において２組のスイッチング素子Ｑ1，Ｑ4とＱ2，Ｑ3を交互に且つ間欠させてスイッチング動作させるようにしたものである。すなわち、無負荷時において、制御回路５の制御用ＩＣ５ａの８番ピンと１１番ピンから出力されるパルス信号を一定の周期で間欠させ、全てのスイッチング素子Ｑ1〜Ｑ4が同時にオフとなる期間が上記一定間隔で現れるようにしてある。なお、同図（ａ）に示すように、チョッパ回路１のスイッチング素子Ｑ0は常時高周波でスイッチング動作させている。上記構成では、無負荷時において２組のスイッチング素子Ｑ1，Ｑ4とＱ2，Ｑ3を交互に且つ間欠させてスイッチング動作させるようにしたので、放電ランプＤＬの両端に印加される共振電圧（コンデンサＣ9の両端電圧）Ｖｃ9も図８（ｄ）に示すように間欠して発生し、共振電圧Ｖｃ9の実効値を低減させることができる。これにより、２組のスイッチング素子Ｑ1，Ｑ4とＱ2，Ｑ3を交互に連続してスイッチング動作させる場合に比較して、無負荷時の共振電圧Ｖｃ9による感電事故等の危険性を減らし、放電灯点灯装置の安全性を向上させることができる。なお、他の構成及び動作については参考例１〜６のそれぞれと同じである。
【００４９】
（参考例８）
本参考例は、チョッパ回路１のスイッチング素子Ｑ0を無負荷時において間欠的にスイッチング動作させるようにした点に特徴を有するものである。なお、回路構成については、参考例７と同様に上記参考例１〜６の何れの構成であってもよい。
【００５０】
本参考例の放電灯点灯装置においては、図９（ａ）に示すように、無負荷時においてチョッパ回路１のスイッチング素子Ｑ0を間欠的にスイッチング動作させている。すなわち、検出回路３の検出出力により無負荷と判断した場合に、チョッパ制御回路２のチョッパ制御ＩＣ２ａの８番ピンから出力されるパルス信号を一定の周期で間欠させるようにしてある。なお、極性反転回路４の各スイッチング素子Ｑ1〜Ｑ4については、同図（ｂ）及び（ｃ）に示すように高周波で交互にスイッチング動作させてある。
【００５１】
上記構成では、チョッパ回路１のスイッチング素子Ｑ0を無負荷時に間欠的にスイッチングすることにより、放電ランプＤＬの両端に印加される共振電圧Ｖｃ9も図９（ｄ）に示すように間欠して発生し、共振電圧Ｖｃ9の実効値を低減させることができる。これにより、スイッチング素子Ｑ0を連続してスイッチングする場合に比較して、無負荷時の共振電圧Ｖｃ9による感電事故等の危険性を減らし、放電灯点灯装置の安全性を向上させることができる。なお、他の構成及び動作については参考例１〜６のそれぞれと同じである。
【００５２】
（参考例９）
本参考例は、無負荷時において、チョッパ回路１のスイッチング素子Ｑ0を間欠的にスイッチングするとともに、極性反転回路４の４つのスイッチング素子Ｑ1〜Ｑ4をスイッチング素子Ｑ0に同期して間欠的にスイッチングするようにした点に特徴を有するものである。なお、回路構成については、参考例７，８と同様に上記参考例１〜６の何れの構成であってもよい。
【００５３】
本参考例の放電灯点灯装置においては、上記参考例７及び参考例８の構成を同時に持たせたものであり、無負荷時において、図１０（ａ）〜（ｃ）に示すようにチョッパ制御回路２のチョッパ制御ＩＣ２ａの８番ピンから出力されるパルス信号と、制御回路５の制御用ＩＣ５ａの８番ピンと１１番ピンから出力されるパルス信号とを同じ一定の周期で間欠させるようにしてある。
【００５４】
上記構成では、参考例７及び８の説明から明らかなように、放電ランプＤＬの両端に印加される共振電圧Ｖｃ9も同図（ｄ）に示すように間欠して発生し、共振電圧Ｖｃ9の実効値をさらに低減させることができる。これにより、スイッチング素子Ｑ0及び２組のスイッチング素子Ｑ1，Ｑ4とＱ2，Ｑ3を連続してスイッチングする場合に比較して、無負荷時の共振電圧Ｖｃ9による感電事故等の危険性を減らし、放電灯点灯装置の安全性を向上させることができる。なお、他の構成及び動作については参考例１〜６のそれぞれと同じである。
【００５５】
（参考例１０）
本参考例は、無負荷時において、極性反転回路４の２組のスイッチング素子Ｑ1，Ｑ4とＱ2，Ｑ3を交互に高周波でスイッチングするとともに、一定周期毎に低周波にてスイッチングするようにしたことに特徴を有するものである。なお、回路構成については、参考例７〜９と同様に上記参考例１〜６の何れの構成であってもよい。
【００５６】
本参考例の放電灯点灯装置においては、無負荷時において、制御回路５の制御用ＩＣ５ａの８番ピンと１１番ピンから出力されるパルス信号が、図１１（ｂ）及び（ｃ）に示すように、一定周期毎に高周波と低周波とに切り換えるようにしてある。また、チョッパ回路１のスイッチング素子Ｑ0については、同図（ａ）に示すように連続して高周波でスイッチングさせている。
【００５７】
上記構成では、参考例７の場合における間欠期間に相当する期間において、極性反転回路４の２組のスイッチング素子Ｑ1，Ｑ4とＱ2，Ｑ3を交互に低周波でスイッチングしているため、同図（ｄ）に示すように上記間欠期間にもコンデンサＣ9の両端に電圧が生じて放電ランプＤＬに印加されるから、参考例７の構成に比較して放電ランプＤＬの始動性を向上させることができる。なお、他の構成及び動作については参考例１〜６のそれぞれと同じである。
【００５８】
（実施例１）
本実施例は、放電ランプＤＬの始動直後から一定の期間において、極性反転回路４の２組のスイッチング素子Ｑ1，Ｑ4とＱ2，Ｑ3を無負荷時と同様に交互に高周波でスイッチングし、その後点灯時の低周波にてスイッチングするようにしたことに特徴を有するものである。なお、回路構成については、参考例７〜１０と同様に上記参考例１〜６の何れの構成であってもよい。
【００５９】
本実施例の放電灯点灯装置においては、放電ランプＤＬが始動した直後から一定の期間だけ、制御回路５の制御用ＩＣ５ａの８番ピンと１１番ピンから出力されるパルス信号の周波数を、図１２（ｂ）及び（ｃ）に示すように、無負荷時と同様の高い周波数とし、上記一定期間経過後に本来の点灯時に対応した低い周波数に切り換えるようにしてある。また、チョッパ回路１のスイッチング素子Ｑ0については、同図（ａ）に示すように連続して高周波でスイッチングさせている。
【００６０】
上記構成では、放電ランプＤＬの始動直後に、極性反転回路４の２組のスイッチング素子Ｑ1，Ｑ4とＱ2，Ｑ3のスイッチング周波数が高周波から低周波に切り換わるのではなく、一定期間高周波でスイッチングした後に低周波に切り換えるようにしたから、始動直後の放電ランプＤＬの立ち消えの発生を抑えることができる。なお、他の構成及び動作については参考例１〜６のそれぞれと同じである。
【００６１】
（実施例２）
本実施例は、点灯時において、極性反転回路４の２組のスイッチング素子Ｑ1，Ｑ4とＱ2，Ｑ3を交互に高周波でスイッチングするとともに、一定周期毎に低周波にてスイッチングするようにしたことに特徴を有するものである。なお、回路構成については、参考例７〜１０及び実施例１と同様に上記参考例１〜６の何れの構成であってもよい。
【００６２】
本実施例の放電灯点灯装置においては、点灯時において、制御回路５の制御用ＩＣ５ａの８番ピンと１１番ピンから出力されるパルス信号が、図１１（ｂ）及び（ｃ）に示すように、一定周期毎に高周波と低周波とに切り換えるようにしてある。また、チョッパ回路１のスイッチング素子Ｑ0 については、同図（ａ）に示すように連続して高周波でスイッチングさせている。
【００６３】
上記構成では、点灯時に低周波でスイッチングさせている２組のスイッチング素子Ｑ1，Ｑ4とＱ2，Ｑ3の切り換わり時に、一定期間だけ高周波でスイッチングするようにしたため、同図（ｄ）に示すように上記一定期間にコンデンサＣ9の両端に共振電圧が生じて放電ランプＤＬに印加され、放電ランプＤＬの始動性を向上させることができる。なお、他の構成及び動作については参考例１〜６のそれぞれと同じである。
【００６４】
【発明の効果】
請求項１の発明は、電源電圧を断続するチョッパ用スイッチング素子を具備し出力電圧の変動に応じてチョッパ用スイッチング素子による断続周波数を可変して出力電圧を略一定とするチョッパ回路と、少なくとも４つのスイッチング素子を具備しチョッパ回路の出力端間に接続され各スイッチング素子が個別に周期的にスイッチングされてチョッパ回路の出力電圧の極性を周期的に反転させる極性反転回路と、この極性反転回路の出力端間に接続されるインダクタンス要素及びコンデンサの共振回路と、放電ランプに供給される出力を検出する検出回路と、検出回路の検出出力に基づいて無負荷状態を判別し無負荷信号を出力する判別回路と、放電ランプ点灯時には極性反転回路における各スイッチング素子のスイッチング周波数を低い周波数とするとともに無負荷時には無負荷信号に基づいて各スイッチング素子のスイッチング周波数を放電ランプの始動に充分な電圧が得られる高い周波数とする周波数切換回路とを備え、共振回路に接続される放電ランプに共振回路の共振電圧を印加して点灯させる放電灯点灯装置であって、極性反転回路の各スイッチング素子を個別に周期的にスイッチング制御する制御回路を備え、この制御回路は放電ランプの始動直後から一定の期間において無負荷時と同様の高い周波数にて極性反転回路を動作させ、その後に放電ランプ点灯時の低い周波数にて極性反転回路を動作させるので、無負荷時には高い周波数にてスイッチング素子がスイッチングされ、極性反転回路の出力端間に接続された共振回路には昇圧された共振電圧が発生し、この共振電圧が放電ランプに印加されることにより放電ランプを始動させ、点灯時には低い周波数にてスイッチング素子がスイッチングされ、放電ランプがいわゆる矩形波点灯し、従来のトランスを備えたイグナイタ回路を用いる必要がないから、小型、低コスト及び低損失の放電灯点灯装置を実現できるという効果がある。しかも、矩形波点灯中の極性反転時に昇圧された共振電圧が放電ランプに印加されることにより、放電ランプの立ち消えを低減させることができるという効果がある。
【００６５】
請求項２の発明は、極性反転回路の入力端にフィルタ用のインダクタンス要素を直列に挿入したので、極性反転回路の出力端間に接続されて共振回路を構成するインダクタンス要素のインダクタンス値を設定する際の設計の自由度を大きくし、無負荷時の共振電流を低く抑えることができるという効果がある。
請求項３の発明は、極性反転回路の入力端間にサージ吸収用のコンデンサを接続したので、フィルタ用のインダクタンス要素によって発生するサージ電圧を吸収して極性反転回路のスイッチング素子を保護することができるという効果がある。
【００６６】
請求項４の発明は、フィルタ用のインダクタンス要素と極性反転回路との接続点とチョッパ回路の入力端との間にチョッパ回路側をカソードとしてダイオードを接続したので、フィルタ用のインダクタンス要素によって発生するサージ電圧をダイオードを通じて放出し、極性反転回路のスイッチング素子を保護することができるという効果がある。
【００６７】
請求項５の発明は、極性反転回路の各スイッチング素子を個別に周期的にスイッチング制御する制御回路を備え、この制御回路が判別回路から無負荷信号を受けたときに放電ランプへの印加電圧が断続されるように各スイッチング素子をスイッチング制御するので、無負荷時に極性反転回路の出力端間に発生する共振電圧の実効値を低下させ、放電灯点灯装置の安全性を向上させることができるという効果がある。
【００６９】
請求項６の発明は、検出回路が放電ランプに流れるランプ電流あるいはランプ電流に比例した電流値を検出するようにしたので、簡単な構成にて無負荷状態の検出を行うことができるという効果がある。
請求項７の発明は、検出回路が放電ランプのランプ電圧あるいはランプ電圧に比例した電圧値を検出するようにしたので、簡単な構成にて無負荷状態の検出を行うことができるという効果がある。
【００７０】
請求項８の発明は、検出回路が放電ランプに供給されるランプ電力あるいはランプ電力に比例した電力値を検出するようにしたので、簡単な構成にて無負荷状態の検出を行うことができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 参考例１を示す回路構成図である。
【図２】 同上の動作を説明する説明図である。
【図３】 参考例２を示す回路構成図である。
【図４】 参考例３を示す回路構成図である。
【図５】 参考例４を示す回路構成図である。
【図６】 参考例５を示す回路構成図である。
【図７】 参考例６を示す回路構成図である。
【図８】 参考例７の動作を説明する説明図である。
【図９】 参考例８の動作を説明する説明図である。
【図１０】 参考例９の動作を説明する説明図である。
【図１１】 参考例１０の動作を説明する説明図である。
【図１２】 実施例１の動作を説明する説明図である。
【図１３】 実施例２の動作を説明する説明図である。
【図１４】 従来例を示す回路構成図である。
【図１５】 同上の動作を説明する説明図である。
【図１６】 同上の動作を説明する説明図である。
【図１７】 他の従来例を示す回路構成図である。
【図１８】 同上の動作を説明する説明図である。
【図１９】 同上の動作を説明する説明図である。
【符号の説明】
１ チョッパ回路
２ チョッパ制御回路
３ 検出回路
４ 極性反転回路
５ 制御回路
７ 判別回路
８ 周波数切換回路
Ｑ0，Ｑ1〜Ｑ4 スイッチング素子
Ｌ0，Ｌ4 インダクタンス要素
Ｃ0，Ｃ9 コンデンサ
ＤＬ 放電ランプ
【産業上の利用分野】
本発明は、放電ランプを点灯させる放電灯点灯装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、放電ランプを点灯させる放電灯点灯装置としては図１４に示すようなものがあった。この放電灯点灯装置は、直流電源Ｅの正極側に直列に接続されたトランジスタから成るチョッパ用のスイッチング素子Ｑ0 及びインダクタンス要素Ｌ0 の直列回路、スイッチング素子Ｑ0 とインダクタンス要素Ｌ0 との接続点と直流電源Ｅの負極との間に逆並列に接続されたダイオードＤ0 、及びスイッチング素子Ｑ0 をスイッチング駆動する駆動回路１ａを具備したチョッパ回路１と、チョッパ回路１の出力端に接続されてチョッパ回路１の出力電圧を検出する検出回路３と、検出回路３の検出出力に応じて出力電圧が略一定となるように駆動回路１ａを制御してスイッチング素子Ｑ0 のスイッチング周波数を変化させるチョッパ制御回路２と、チョッパ回路１の出力端間に接続されたコンデンサＣ0 と、４つのスイッチング素子Ｑ1 〜Ｑ4 とダイオードＤ1 〜Ｄ4 の逆並列回路にそれぞれスイッチング素子Ｑ1 〜Ｑ4 駆動用の駆動回路４ａ〜４ｄが設けられてブリッジ接続されるとともに入力端をコンデンサＣ0 と並列にチョッパ回路１の出力端間に接続された極性反転回路４と、極性反転回路４の４つの駆動回路４ａ〜４ｄを制御して各スイッチング素子Ｑ1 〜Ｑ4 を個別にスイッチングしてチョッパ回路１の出力直流電圧を周期的に極性反転して交流電圧に変換させる制御回路５と、極性反転回路４の出力端間に接続され放電ランプＤＬに昇圧された交流電圧を印加するイグナイタ回路６とを備えてなるものである。
【０００３】
また、チョッパ制御回路２は汎用のＰＷＭ用ＩＣから成るチョッパ制御ＩＣ２ａ（例えば、シャープ社製ＩＲ３Ｍ０２）を具備している。このチョッパ制御ＩＣ２ａは、５番ピンと６番ピンに接続されたコンデンサＣ3 及び抵抗Ｒ4 の時定数回路で決まる周波数にて発振しており、そのオンデューティ比は、４番ピンに入力される電圧すなわち定電圧Ｖref1を分圧抵抗Ｒ2 ，Ｒ3 で分圧して得られる電圧で決まる値を基準に、１番ピンに入力される検出回路３の検出出力に応じて変化されるものである。そして、チョッパ制御ＩＣ２ａの発振出力が８番ピンより出力されて駆動回路１ａが制御される。なお、チョッパ制御ＩＣ２ａは数１０ｋＨｚの高周波にて発振するようにコンデンサＣ3 及び抵抗Ｒ4 の値が設定されている。
【０００４】
一方、駆動回路１ａは、チョッパ制御回路２からの高周波の発振出力により、同じ周波数にてスイッチング素子Ｑ0 をスイッチングして直流電源Ｅの電源電圧を断続させる。その結果、スイッチング素子Ｑ0 に直列接続されたインダクタンス要素Ｌ0 には高周波の電流が流れることになる。そして、チョッパ回路１から出力される直流電圧を検出回路３にて検出し、その検出出力に基づいてチョッパ回路１の出力直流電圧が略一定となるようにチョッパ制御回路２が駆動回路１ａを介してスイッチング素子Ｑ0 のスイッチング周波数を変化させている。
【０００５】
また、制御回路５はチョッパ制御回路２と同じＰＷＭ用ＩＣから成る制御用ＩＣ５ａを具備し、定電圧Ｖref2を分圧抵抗Ｒ5 ，Ｒ6 で分圧した電圧で決まるオンデューティ比及びコンデンサＣ4 と抵抗Ｒ7 で決まる発振周波数の発振出力が８番，１１番ピンより出力している。８番ピンの出力は極性反転回路４のスイッチング素子Ｑ1 ，Ｑ4 を駆動する駆動回路４ａ，４ｄに与えられ、１１番ピンの出力は同じくスイッチング素子Ｑ2 ，Ｑ3 を駆動する駆動回路４ｂ，４ｃに与えられ、各駆動回路４ａ〜４ｄにより２組のスイッチング素子Ｑ1 ，Ｑ4 とＱ2 ，Ｑ3 とが制御用ＩＣ５ａの発振周波数と同じ周波数にてスイッチングされる。ただし、２組のスイッチング素子Ｑ1 ，Ｑ4 とＱ2 ，Ｑ3 とが同時にオン状態になることがないようにしてある。なお、制御用ＩＣ５ａの発振周波数は数１０〜数１００Ｈｚの低い周波数となるようにコンデンサＣ4 及び抵抗Ｒ7 の値が設定されている。つまり、極性反転回路４と制御回路５によりいわゆるフルブリッジのインバータ回路が構成されている。
【０００６】
また、イグナイタ回路６は、放電ランプＤＬの一方のフィラメントと極性反転回路４との間に２次巻線Ｌ2 が直列接続されるとともに１次巻線Ｌ1 がサイリスタから成るスイッチング素子Ｑ5 と抵抗Ｒ1 とを介して放電ランプＤＬの他方のフィラメントに接続されたトランスＴと、極性反転回路４の出力端間に接続されたフィルタ用のコンデンサＣ1 と、トランスＴの１次巻線Ｌ1 及びスイッチング素子Ｑ5 と並列に接続されたコンデンサＣ2 とを備えて成るものである。
【０００７】
次に、上記放電灯点灯装置の動作を点灯時と無負荷時とに分けて説明する。まず、点灯時においては、極性反転回路４のスイッチング素子Ｑ1 ，Ｑ4 がオン且つスイッチング素子Ｑ2 ，Ｑ3 がオフの期間中にチョッパ回路１のスイッチング素子Ｑ0 がオンすると、直流電源Ｅ→スイッチング素子Ｑ0 →インダクタンス要素Ｌ0 →スイッチング素子Ｑ1 →インダクタンス要素Ｌ2 →放電ランプＤＬ→スイッチング素子Ｑ4 →直流電源Ｅの経路でランプ電流が流れて放電ランプＤＬが点灯する。また、上記期間中にスイッチング素子Ｑ0 がオフになると、インダクタンス要素Ｌ0 に蓄えられていたエネルギが放出され、インダクタンス要素Ｌ0 →スイッチング素子Ｑ1 →インダクタンス要素Ｌ2 →放電ランプＤＬ→スイッチング素子Ｑ4 →ダイオードＤ0 →インダクタンス要素Ｌ0 の経路にて継続してランプ電流が流れる。さらに、極性反転回路４の４つのスイッチング素子Ｑ1 〜Ｑ4 が全てオフと成る期間中にスイッチング素子Ｑ0 がオンとなると、イグナイタ回路６のトランスＴの２次巻線Ｌ2 に蓄えられていたエネルギが放出され、２次巻線Ｌ2 →放電ランプＤＬ→ダイオードＤ2 →コンデンサＣ0 →ダイオードＤ3 →２次巻線Ｌ2 の経路にてランプ電流が流れる。そして、この期間中にスイッチング素子Ｑ0 がオフに切り換わっても、２次巻線Ｌ2 に蓄えられていたエネルギが放出されてしまうまで、上記経路にてランプ電流が流れ続ける。なお、スイッチング素子Ｑ2 ，Ｑ3 がオン且つスイッチング素子Ｑ1 ，Ｑ4 がオフの場合もほぼ同様の動作となるので説明は省略する。
【０００８】
ここで、チョッパ回路１のスイッチング素子Ｑ0 は、図１５（ａ）に示すように数１０〜数１００ｋＨｚの高い周波数にてスイッチングされている。したがって、スイッチング素子Ｑ0 の高周波スイッチング動作によりインダクタンス要素Ｌ0 を流れる高周波電流は、極性反転回路４の入力端間に接続されたコンデンサＣ0 と、イグナイタ回路６に具備されたコンデンサＣ1 及びトランスＴの２次巻線Ｌ2 とで構成される高周波フィルタを通過することにより、略直流電流となって放電ランプＤＬには高周波リップルの抑制されたランプ電流が流れることになる。また、極性反転回路４の２組のスイッチング素子Ｑ1 ，Ｑ2 とＱ3 ，Ｑ4 は、同図（ｂ）に示すように数１０〜数１００Ｈｚの低い周波数にてスイッチングされているため、放電ランプＤＬには同図（ｃ）に示すように矩形波のランプ電流が流れていわゆる矩形波点灯する。
【０００９】
一方、無負荷時には以下のように動作する。なお、チョッパ制御回路２及び制御回路５の動作は点灯時と同じであるから（図１６（ａ）〜（ｃ）参照）、イグナイタ回路６による放電ランプＤＬの始動動作についてのみ説明する。イグナイタ回路６では、抵抗Ｒ1 を介してコンデンサＣ2 が充電され、コンデンサＣ2 の両端電圧がスイッチング素子Ｑ5 のブレイクオーバ電圧を越えるとスイッチング素子Ｑ5 がオンし、コンデンサＣ2 の充電電荷がトランスＴの１次巻線Ｌ1 を介して放電される。このとき、トランスＴの２次巻線Ｌ2 にはトランスＴの巻数比に応じた高圧のパルス電圧が発生し（同図（ｄ）参照）、コンデンサＣ1 を介して放電ランプＤＬに印加され、高圧パルス電圧によって放電ランプＤＬが始動するものである。
【００１０】
また、図１７は他の従来例を示す一部省略した回路図であって、この放電灯点灯装置は、２つのスイッチング素子Ｑ6 ，Ｑ7 を具備したいわゆるハーフブリッジのインバータ回路を備えている。そして、無負荷時においては、２つのスイッチング素子Ｑ6 ，Ｑ7 が図１８（ａ）及び（ｂ）に示すように、数１０ｋＨｚの高周波にて図示しない駆動回路により交互にスイッチングされ、そのスイッチング周波数にてインダクタンス要素Ｌ3 とコンデンサＣ7 との直列共振回路が共振し、コンデンサＣ7 の両端間に発生する共振昇圧された電圧Ｖｃ7 により（同図（ｃ）参照）、放電ランプＤＬが始動される。
【００１１】
一方、点灯状態では、スイッチング素子Ｑ6 ，Ｑ7 が図１９（ａ）及び（ｂ）に示すように、数１０〜数１００Ｈｚ以下の低い周波数にてスイッチング動作し且つ数１０ｋＨｚの高い周波数にて２つのスイッチング素子Ｑ6 ，Ｑ7 が交互にスイッチングされている。ここで、インダクタンス要素Ｌ3 は点灯時の限流要素と高周波フィルタ用インダクタンスとに兼用されており、同図（ｃ）に示すように放電ランプＤＬには矩形波のランプ電流が流れていわゆる矩形波点灯している。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記前者の従来構成では、放電ランプＤＬを始動するためにトランスＴを具備したイグナイタ回路６を用いており、放電ランプＤＬの始動電圧を得るためにトランスＴによって極性反転回路４の出力を昇圧している。トランスＴの出力はその巻数比によって決まるため、充分な始動電圧を得るためには大きな巻数比のトランスＴが必要となり、その結果、トランスＴが大型化してしまったり、２次巻線Ｌ2 の巻数が多くなるために２次巻線Ｌ2 の直流抵抗分が増加し回路損失が増加するという問題や、イグナイタ回路６が大型になる分だけ放電灯点灯装置自体もサイズ、コストが大きくなるという問題があった。
【００１３】
また、上記後者の従来構成では、限流要素と高周波フィルタとを兼用するインダクタンス要素Ｌ3 は、放電ランプＤＬの定格電流により決定され、しかも、放電ランプＤＬの始動時に必要な始動電圧は、インダクタンス要素Ｌ3 とコンデンサＣ7 との共振で決まることから、始動電圧が決まればコンデンサＣ7 の容量も決定される。すなわち、インダクタンス要素Ｌ3 のインダクタンス値とコンデンサＣ7 の容量とは、放電ランプＤＬの種類に応じて一義的に決まってしまうから、設計における自由度が小さくなるという問題や、無負荷時においてはスイッチング素子Ｑ6 ，Ｑ7 が高周波でスイッチングされているために、無負荷時に大きな共振電流が発生し、スイッチング素子Ｑ6 ，Ｑ7 などの回路部品にかかるストレスが大きいという問題があった。
【００１４】
本発明は上記問題に鑑みてなされたものであり、小型、低コスト及び低損失の放電灯点灯装置の提供を第１の目的とし、回路設計の自由度を向上させ、大容量の回路素子を必要としない放電灯点灯装置の提供を第２の目的とするものである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、上記第１の目的を達成するために、電源電圧を断続するチョッパ用スイッチング素子を具備し出力電圧の変動に応じてチョッパ用スイッチング素子による断続周波数を可変して出力電圧を略一定とするチョッパ回路と、少なくとも４つのスイッチング素子を具備しチョッパ回路の出力端間に接続され各スイッチング素子が個別に周期的にスイッチングされてチョッパ回路の出力電圧の極性を周期的に反転させる極性反転回路と、この極性反転回路の出力端間に接続されるインダクタンス要素及びコンデンサの共振回路と、放電ランプに供給される出力を検出する検出回路と、検出回路の検出出力に基づいて無負荷状態を判別し無負荷信号を出力する判別回路と、放電ランプ点灯時には極性反転回路における各スイッチング素子のスイッチング周波数を低い周波数とするとともに無負荷時には無負荷信号に基づいて各スイッチング素子のスイッチング周波数を放電ランプの始動に充分な電圧が得られる高い周波数とする周波数切換回路とを備え、共振回路に接続される放電ランプに共振回路の共振電圧を印加して点灯させる放電灯点灯装置であって、極性反転回路の各スイッチング素子を個別に周期的にスイッチング制御する制御回路を備え、この制御回路は放電ランプの始動直後から一定の期間において無負荷時と同様の高い周波数にて極性反転回路を動作させ、その後に放電ランプ点灯時の低い周波数にて極性反転回路を動作させることを特徴とする。
【００１６】
請求項２の発明は、上記第１及び第２の目的を達成するために、請求項１の発明において、極性反転回路の入力端にフィルタ用のインダクタンス要素を直列に挿入したことを特徴とする。
請求項３の発明は、請求項２の発明において、極性反転回路の入力端間にサージ吸収用のコンデンサを接続したことを特徴とする。
【００１７】
請求項４の発明は、請求項２の発明において、フィルタ用のインダクタンス要素と極性反転回路との接続点とチョッパ回路の入力端との間にチョッパ回路側をカソードとしてダイオードを接続したことを特徴とする。
請求項５の発明は、請求項１乃至請求項４の発明において、極性反転回路の各スイッチング素子を個別に周期的にスイッチング制御する制御回路を備え、制御回路は判別回路から無負荷信号を受けたときに放電ランプへの印加電圧が断続されるように各スイッチング素子をスイッチング制御することを特徴とする。
【００１８】
請求項６の発明は、請求項１〜５の何れかの発明において、検出回路は放電ランプに流れるランプ電流あるいはランプ電流に比例した電流値を検出することを特徴とする。
【００１９】
請求項７の発明は、請求項１〜５の何れかの発明において、検出回路は放電ランプのランプ電圧あるいはランプ電圧に比例した電圧値を検出することを特徴とする。
請求項８の発明は、請求項１〜５の何れかの発明において、検出回路は放電ランプに供給されるランプ電力あるいはランプ電力に比例した電力値を検出することを特徴とする。
【００２０】
【作用】
請求項１の発明の構成では、電源電圧を断続するチョッパ用スイッチング素子を具備し出力電圧の変動に応じてチョッパ用スイッチング素子による断続周波数を可変して出力電圧を略一定とするチョッパ回路と、少なくとも４つのスイッチング素子を具備しチョッパ回路の出力端間に接続され各スイッチング素子が個別に周期的にスイッチングされてチョッパ回路の出力電圧の極性を周期的に反転させる極性反転回路と、この極性反転回路の出力端間に接続されるインダクタンス要素及びコンデンサの共振回路と、放電ランプに供給される出力を検出する検出回路と、検出回路の検出出力に基づいて無負荷状態を判別し無負荷信号を出力する判別回路と、放電ランプ点灯時には極性反転回路における各スイッチング素子のスイッチング周波数を低い周波数とするとともに無負荷時には無負荷信号に基づいて各スイッチング素子のスイッチング周波数を放電ランプの始動に充分な電圧が得られる高い周波数とする周波数切換回路とを備え、共振回路に接続される放電ランプに共振回路の共振電圧を印加して点灯させる放電灯点灯装置であって、極性反転回路の各スイッチング素子を個別に周期的にスイッチング制御する制御回路を備え、この制御回路は放電ランプの始動直後から一定の期間において無負荷時と同様の高い周波数にて極性反転回路を動作させ、その後に放電ランプ点灯時の低い周波数にて極性反転回路を動作させるので、無負荷時には高い周波数にてスイッチング素子がスイッチングされ、極性反転回路の出力端間に接続された共振回路には昇圧された共振電圧が発生し、この共振電圧が放電ランプに印加されることにより放電ランプを始動させ、点灯時には低い周波数にてスイッチング素子がスイッチングされ、放電ランプがいわゆる矩形波点灯される。すなわち、従来のトランスを備えたイグナイタ回路を用いる必要がないから、小型、低コスト及び低損失の放電灯点灯装置を実現できる。しかも、矩形波点灯中の極性反転時に昇圧された共振電圧が放電ランプに印加されることにより、放電ランプの立ち消えを低減させることができる。
【００２１】
請求項２の発明の構成では、極性反転回路の入力端にフィルタ用のインダクタンス要素を直列に挿入したので、極性反転回路の出力端間に接続されて共振回路を構成するインダクタンス要素のインダクタンス値を設定する際の設計の自由度を大きくし、無負荷時の共振電流を低く抑えることができる。
請求項３の発明の構成では、極性反転回路の入力端間にサージ吸収用のコンデンサを接続したので、フィルタ用のインダクタンス要素によって発生するサージ電圧を吸収して極性反転回路のスイッチング素子を保護することができる。
【００２２】
請求項４の発明の構成では、フィルタ用のインダクタンス要素と極性反転回路との接続点とチョッパ回路の入力端との間にチョッパ回路側をカソードとしてダイオードを接続したので、フィルタ用のインダクタンス要素によって発生するサージ電圧をダイオードを通じて放出し、極性反転回路のスイッチング素子を保護することができる。
【００２３】
請求項５の発明の構成では、極性反転回路の各スイッチング素子を個別に周期的にスイッチング制御する制御回路を備え、この制御回路が判別回路から無負荷信号を受けたときに放電ランプへの印加電圧が断続されるように各スイッチング素子をスイッチング制御するので、無負荷時に極性反転回路の出力端間に発生する共振電圧の実効値を低下させ、放電灯点灯装置の安全性を向上させることができる。
【００２５】
なお、請求項６の発明のように、検出回路が放電ランプに流れるランプ電流あるいはランプ電流に比例した電流値を検出するようにしてもよい。
また、請求項７の発明のように、検出回路が放電ランプのランプ電圧あるいはランプ電圧に比例した電圧値を検出するようにしてもよい。
あるいは、請求項８の発明のように、検出回路が放電ランプに供給されるランプ電力あるいはランプ電力に比例した電力値を検出するようにしてもよい。
【００２６】
【実施例】
以下、本発明の実施例を図面を参照して詳細に説明する。なお、以下の実施例における放電灯点灯装置の基本構成は、図１４に示したイグナイタ回路６を具備する従来例の構成とほぼ共通であり、共通する部分には同一の符号を付して説明は省略し、各実施例において特徴となる部分についてのみ説明する。
【００２７】
ここで、本発明の実施例を説明する前に、本発明の基本構成を有する参考例について説明する。
（参考例１）
本参考例の回路構成図を図１に示す。図１に示すように、本参考例における放電灯点灯装置は、図１４に示した従来構成におけるイグナイタ回路６の代わりに、インダクタンス要素Ｌ4とコンデンサＣ9との直列共振回路を極性反転回路４の出力端間に接続し、コンデンサＣ9の両端間に放電ランプＤＬを接続した点と、検出回路３の検出出力に基づいて無負荷状態の検出を判別して無負荷信号を出力する判別回路７及びこの無負荷信号に応じて制御回路５が具備する制御用ＩＣ５ａの発振周波数を低周波と高周波とに切り換える周波数切換回路８を備えた点とに特徴を有するものである。なお、その他の構成については上記従来構成と共通である。
【００２８】
判別回路７は、チョッパ回路１の負極側出力端に直列接続された検出回路３の検出出力と、基準電源７ａの基準電圧Ｖref3とを比較するコンパレータＩＣ1 を具備して成るものである。検出回路４はチョッパ回路１の出力電流に応じた電圧を検出出力として出力する。よって、検出出力の電圧値は、無負荷時に比べて放電ランプＤＬの点灯時の方が大きくなる。そこで、本実施例では、放電ランプＤＬの点灯時にコンパレータＩＣ1 の出力がＬレベルとなり、無負荷時にＨレベルとなるように基準電源７ａの基準電圧Ｖref3の値を設定している。
【００２９】
また、周波数切換回路８は、判別回路７が具備するコンパレータＩＣ1 の出力によりスイッチングされるトランジスタから成るスイッチング素子Ｑ8 と、制御回路５を構成する制御用ＩＣ５ａの６番ピンに直列接続された２つの抵抗Ｒ8 ，Ｒ9 とを備え、スイッチング素子Ｑ8 によって分圧抵抗Ｒ9 の両端を選択的に短絡し、制御用ＩＣ５ａの発振周波数を切り換えるようにしたものである。すなわち、制御用ＩＣ５ａの発振周波数は６番ピンに接続される抵抗の抵抗値と、５番ピンに接続されるコンデンサＣ4 の容量値とによって設定されるものであるから、スイッチング素子Ｑ8 のオン時には抵抗Ｒ9 の両端間が短絡されるために６番ピンに接続される抵抗は抵抗Ｒ8 のみとなり、後述するように放電ランプＤＬを始動するのに充分な電圧が得られる高い周波数（数１０〜数１００ｋＨｚ）となるように、抵抗Ｒ8 の抵抗値を設定する。反対に、スイッチング素子Ｑ8 がオフの時は、６番ピンには抵抗Ｒ8 ，Ｒ9 が直列に接続され、この場合には発振周波数が数１０〜数１００Ｈｚの低い周波数となるように抵抗Ｒ9 の抵抗値が設定してある。
【００３０】
次に、本参考例の動作を無負荷時と放電ランプＤＬの点灯時とに分けて説明する。まず、無負荷時においては、チョッパ回路１及びチョッパ制御回路２の動作については従来例と同じであるから説明は省略する。検出回路３の検出出力は、上述のように無負荷時において判別回路７の基準電圧Ｖref3よりも低くなるから、判別回路７のコンパレータＩＣ1からは無負荷信号としてＨレベルの信号が出力される。このようにして、判別回路７において無負荷状態であることが判別されるのである。
【００３１】
一方、判別回路７から出力された無負荷信号により、周波数切換回路８のスイッチング素子Ｑ8 がオンになる。その結果、上述したように抵抗Ｒ9 の両端間が短絡され、制御回路５を構成する制御用ＩＣ５ａの発振周波数は数１０〜数１００ｋＨｚの高い周波数に切り換えられる。制御用ＩＣ５ａの８番ピンと１１番ピンからは上記発振周波数を持つ高周波の信号が出力され、この高周波信号によって、図２（ｂ）及び（ｃ）に示すように、極性反転回路４の２組のスイッチング素子Ｑ1 ，Ｑ4 とＱ2 ，Ｑ3 が交互にスイッチングされてインバータ動作し、極性反転回路４の出力端間に接続されたインダクタンス要素Ｌ4 とコンデンサＣ9 の直列共振回路の共振動作により、放電ランプＤＬの始動に充分な高電圧が得られ（同図（ｄ）参照）、放電ランプＤＬが始動する。
【００３２】
放電ランプＤＬが始動してランプ電流が流れるようになると、検出回路３の検出出力が基準電圧Ｖref3よりも高くなり、判別回路７のコンパレータＩＣ1 出力はＬレベルに変わる。よって、判別回路７において無負荷でないこと（負荷接続状態）が判別される。
判別回路７の出力がＬレベルになれば、スイッチング素子Ｑ8 はオフとなり、制御用ＩＣ５ａの６番ピンには２つの抵抗Ｒ8 ，Ｒ9 が直列に接続されることになるため、発振周波数は数１０〜数１００Ｈｚの低い周波数に切り換えられる。また、図２（ａ）に示すように、従来構成と同様チョッパ回路１のスイッチング素子Ｑ0 が高周波でスイッチングされており、インダクタンス要素Ｌ0 を流れる高周波電流がコンデンサＣ0 とインダクタンス要素Ｌ4 とから成る高周波フィルタ回路により高周波リップルが抑制された略直流成分のランプ電流が供給され、しかも、極性反転回路４の各スイッチング素子Ｑ1 〜Ｑ4 は低い周波数でスイッチングされているため、放電ランプＤＬは矩形波点灯する。
【００３３】
上記構成では、無負荷時には極性反転回路４の各スイッチング素子Ｑ1 〜Ｑ4 を高周波にてスイッチング動作させ、極性反転回路４の出力端間に接続した直列共振回路により共振昇圧することによって放電ランプＤＬを始動し、放電ランプＤＬ点灯時には、極性反転回路４の各スイッチング素子Ｑ1 〜Ｑ4 のスイッチング動作の周波数を低周波に切り換えることにより、放電ランプＤＬを矩形波点灯させることができ、従来例のようなトランスＴを用いずに矩形波点灯が可能な放電灯点灯装置を実現でき、しかも、簡単な構成により低コスト及び小型化が図れ、電力のロスも少ないものである。また、放電ランプＤＬを矩形波点灯させることにより、音響的共鳴現象の発生を防止できるという利点もある。
【００３４】
（参考例２）
本参考例の回路構成図を図３に示す。本参考例における放電灯点灯装置は、参考例１の構成において、高周波フィルタ回路を構成するコンデンサＣ0と極性反転回路４の入力端との間に直列にインダクタンス要素Ｌ6を接続した点に特徴を有するものであり、他の構成については参考例１のものと共通であるから説明は省略する。
【００３５】
本参考例の放電灯点灯装置は、参考例１と同様に無負荷時においては極性反転回路４の各スイッチング素子Ｑ1〜Ｑ4を高周波でスイッチング動作させ、インダクタンス要素Ｌ4とコンデンサＣ9との直列共振回路にて共振昇圧して放電ランプＤＬを始動し、点灯時には、コンデンサＣ0とインダクタンス要素Ｌ4，Ｌ6とが高周波フィルタ回路として機能し、放電ランプＤＬに流れるランプ電流の高周波リップルを低減することができる。
【００３６】
ところで、直列共振回路を構成するインダクタンス要素Ｌ4 のインダタクタンス値及びコンデンサＣ9 の容量値は、放電ランプＤＬの始動に必要な共振電圧が得られるように設定すればよく、その組み合わせは何通りか可能である。すなわち、インダクタンス要素Ｌ4 のインダクタンス値を大きく設定すれば、無負荷時の共振電流は小さくなり、反対にインダクタンス値を小さく設定すれば、無負荷時の共振電流は大きくなる。
【００３７】
一方、点灯時において高周波リップルを低減するための高周波フィルタ回路が、コンデンサＣ0 とインダクタンス要素Ｌ4 と、さらにインダクタンス要素Ｌ6 とにより構成される。ここで、必要なフィルタ特性を得るためにコンデンサＣ0 の容量値を設定すれば、それに対応してインダクタンス要素Ｌ4 及びインダクタンス要素Ｌ6 のインダクタンス値が設定され、２つのインダクタンス要素Ｌ4 ，Ｌ6 のインダクタンス値の組み合わせも何通りか可能である。
【００３８】
したがって、インダクタンス要素Ｌ6を付加しない参考例１の構成では、始動に必要な共振電圧を得るという条件と、高周波フィルタとして必要な特性を得るという条件とにより、インダクタンス要素Ｌ4のインダクタンス値の設定がある程度制限されてしまい、設計の自由度が小さくなってしまうが、本参考例の構成であれば、上記２つの条件を満たすようにインダクタンス要素Ｌ4，Ｌ6のインダクタンス値を組み合わせればよく、そのために設計の自由度が大きくなり、無負荷時の共振電流も小さく抑えることが可能となる。
【００３９】
（参考例３）
本参考例の回路構成図を図４に示す。本参考例における放電灯点灯装置は、参考例２の構成において、高周波フィルタ回路を構成するインダクタンス要素Ｌ6より極性反転回路４側にて極性反転回路４の入力端間にサージ吸収用のコンデンサＣ10を接続した点に特徴を有するものであり、他の構成については参考例１及び２のものと共通であるから説明は省略する。
【００４０】
極性反転回路４においては、４つのスイッチング素子Ｑ1 〜Ｑ4 をスイッチング動作させているが、切換時の短絡防止のために各スイッチング素子Ｑ1 〜Ｑ4 を全てオフとする期間を設けている。ところが、このようにスイッチング素子Ｑ1 〜Ｑ4 が全てオフとなると、インダクタンス要素Ｌ6 に蓄えられていたエネルギが放出されることにより、極性反転回路４にサージ電圧となって印加され、スイッチング素子Ｑ1 〜Ｑ4 を破壊してしまう場合がある。
【００４１】
そこで、本参考例では、インダクタンス要素Ｌ6よりも極性反転回路４側において極性反転回路４の入力端間にサージ吸収用のコンデンサＣ10を接続し、このコンデンサＣ10をインダクタンス要素Ｌ6に蓄えられていたエネルギの放出経路とし、上記サージ電圧を吸収してスイッチング素子Ｑ1〜Ｑ4の破壊を防止することができる。また、点灯時においては、このサージ吸収用のコンデンサＣ10も高周波フィルタ回路を構成する構成要素となるから、参考例２の場合に比較してさらに設計の自由度が大きくなるという利点もある。
【００４２】
（参考例４）
本参考例の回路構成図を図５に示す。本参考例における放電灯点灯装置は、参考例２の構成において、極性反転回路４の入力端と直流電源Ｅの正極との間に、インダクタンス要素Ｌ0，Ｌ6及びスイッチング素子Ｑ0と並列にダイオードＤ5を接続した点に特徴を有するものであり、他の構成については参考例１及び２のものと共通であるから説明は省略する。なお、ダイオードＤ5は、カソードが直流電源Ｅの正極に、アノードが極性反転回路４の入力端に接続してある。
【００４３】
上記構成では、ダイオードＤ5を参考例３において説明したインダクタンス要素Ｌ6に蓄えられていたエネルギの放出経路としたものであり、ダイオードＤ5を通して上記エネルギが放出されるために、サージ電圧が極性反転回路４に印加されてスイッチング素子Ｑ1〜Ｑ4が破壊されるのを防止できる。
（参考例５）
本参考例の回路構成図を図６に示す。本参考例における放電灯点灯装置は、参考例１の構成において、電流検出回路から成る検出回路３の代わりに、高周波フィルタ回路を構成するコンデンサＣ0と極性反転回路４との間にコンデンサＣ0と並列に電圧検出回路から成る検出回路９を接続した点に特徴を有するものであり、他の構成については参考例１のものと共通であるから説明は省略する。
【００４４】
ここで、極性反転回路４の入力電圧は点灯時よりも無負荷時の方が高くなるから、参考例１の場合とは逆に検出回路９の検出出力を判別回路７を構成するコンパレータＩＣ1の非反転端子に入力し、基準電圧Ｖref3をコンパレータＩＣ1の反転端子に入力してあり、これにより、コンパレータＩＣ1の出力は参考例１の場合と同様に、点灯時にはＬレベル、無負荷時にはＨレベルとなる。他の構成・動作については、参考例１と同じであるから説明は省略する。
【００４５】
（参考例６）
本参考例の回路構成図を図７に示す。本参考例における放電灯点灯装置は、参考例５の構成において、電流検出回路から成る検出回路３をチョッパ回路１の負極側出力端のダイオードＤ0とコンデンサＣ0との間に接続した点に特徴を有するものであり、他の構成については参考例１及び５のものと共通であるから説明は省略する。
【００４６】
上記構成においては、電圧検出回路から成る検出回路９の検出出力（電圧）は、検出回路３による電流検出出力と、参考例５の構成における検出回路９の電圧検出出力とをかけ合わせたものとなる。すなわち、検出回路３における電圧降下分だけ検出回路９の検出出力が影響を受けて変化するため、結局検出回路９の検出出力はコンデンサＣ0の両端電圧と検出回路３に流れる電流との両方に関係した値、つまり電力に相当する値に比例したものとなる。そして、この検出回路９の検出出力が判別回路７（図示略）とチョッパ制御回路２とに入力されており、チョッパ制御回路２には、検出回路３による電流検出出力と検出回路９による電圧検出出力とが同時に入力されることになる。したがって、負荷である放電ランプＤＬの電力変化に応じて、チョッパ回路１のスイッチング素子Ｑ0を駆動する駆動回路１ａへの信号のオンデューティ比を変化させ、チョッパ回路１の出力電圧を略一定とすることができる。
【００４７】
（参考例７）
本参考例は、極性反転回路４の４つのスイッチング素子Ｑ1〜Ｑ4を、駆動回路４ａ〜４ｄを介して制御回路５によりスイッチング動作させる制御に特徴を有するものであり、回路構成については上記参考例１〜６の何れの構成であってもよい。
【００４８】
本参考例の放電灯点灯装置においては、図８（ｂ），（ｃ）に示すように、無負荷時において２組のスイッチング素子Ｑ1，Ｑ4とＱ2，Ｑ3を交互に且つ間欠させてスイッチング動作させるようにしたものである。すなわち、無負荷時において、制御回路５の制御用ＩＣ５ａの８番ピンと１１番ピンから出力されるパルス信号を一定の周期で間欠させ、全てのスイッチング素子Ｑ1〜Ｑ4が同時にオフとなる期間が上記一定間隔で現れるようにしてある。なお、同図（ａ）に示すように、チョッパ回路１のスイッチング素子Ｑ0は常時高周波でスイッチング動作させている。上記構成では、無負荷時において２組のスイッチング素子Ｑ1，Ｑ4とＱ2，Ｑ3を交互に且つ間欠させてスイッチング動作させるようにしたので、放電ランプＤＬの両端に印加される共振電圧（コンデンサＣ9の両端電圧）Ｖｃ9も図８（ｄ）に示すように間欠して発生し、共振電圧Ｖｃ9の実効値を低減させることができる。これにより、２組のスイッチング素子Ｑ1，Ｑ4とＱ2，Ｑ3を交互に連続してスイッチング動作させる場合に比較して、無負荷時の共振電圧Ｖｃ9による感電事故等の危険性を減らし、放電灯点灯装置の安全性を向上させることができる。なお、他の構成及び動作については参考例１〜６のそれぞれと同じである。
【００４９】
（参考例８）
本参考例は、チョッパ回路１のスイッチング素子Ｑ0を無負荷時において間欠的にスイッチング動作させるようにした点に特徴を有するものである。なお、回路構成については、参考例７と同様に上記参考例１〜６の何れの構成であってもよい。
【００５０】
本参考例の放電灯点灯装置においては、図９（ａ）に示すように、無負荷時においてチョッパ回路１のスイッチング素子Ｑ0を間欠的にスイッチング動作させている。すなわち、検出回路３の検出出力により無負荷と判断した場合に、チョッパ制御回路２のチョッパ制御ＩＣ２ａの８番ピンから出力されるパルス信号を一定の周期で間欠させるようにしてある。なお、極性反転回路４の各スイッチング素子Ｑ1〜Ｑ4については、同図（ｂ）及び（ｃ）に示すように高周波で交互にスイッチング動作させてある。
【００５１】
上記構成では、チョッパ回路１のスイッチング素子Ｑ0を無負荷時に間欠的にスイッチングすることにより、放電ランプＤＬの両端に印加される共振電圧Ｖｃ9も図９（ｄ）に示すように間欠して発生し、共振電圧Ｖｃ9の実効値を低減させることができる。これにより、スイッチング素子Ｑ0を連続してスイッチングする場合に比較して、無負荷時の共振電圧Ｖｃ9による感電事故等の危険性を減らし、放電灯点灯装置の安全性を向上させることができる。なお、他の構成及び動作については参考例１〜６のそれぞれと同じである。
【００５２】
（参考例９）
本参考例は、無負荷時において、チョッパ回路１のスイッチング素子Ｑ0を間欠的にスイッチングするとともに、極性反転回路４の４つのスイッチング素子Ｑ1〜Ｑ4をスイッチング素子Ｑ0に同期して間欠的にスイッチングするようにした点に特徴を有するものである。なお、回路構成については、参考例７，８と同様に上記参考例１〜６の何れの構成であってもよい。
【００５３】
本参考例の放電灯点灯装置においては、上記参考例７及び参考例８の構成を同時に持たせたものであり、無負荷時において、図１０（ａ）〜（ｃ）に示すようにチョッパ制御回路２のチョッパ制御ＩＣ２ａの８番ピンから出力されるパルス信号と、制御回路５の制御用ＩＣ５ａの８番ピンと１１番ピンから出力されるパルス信号とを同じ一定の周期で間欠させるようにしてある。
【００５４】
上記構成では、参考例７及び８の説明から明らかなように、放電ランプＤＬの両端に印加される共振電圧Ｖｃ9も同図（ｄ）に示すように間欠して発生し、共振電圧Ｖｃ9の実効値をさらに低減させることができる。これにより、スイッチング素子Ｑ0及び２組のスイッチング素子Ｑ1，Ｑ4とＱ2，Ｑ3を連続してスイッチングする場合に比較して、無負荷時の共振電圧Ｖｃ9による感電事故等の危険性を減らし、放電灯点灯装置の安全性を向上させることができる。なお、他の構成及び動作については参考例１〜６のそれぞれと同じである。
【００５５】
（参考例１０）
本参考例は、無負荷時において、極性反転回路４の２組のスイッチング素子Ｑ1，Ｑ4とＱ2，Ｑ3を交互に高周波でスイッチングするとともに、一定周期毎に低周波にてスイッチングするようにしたことに特徴を有するものである。なお、回路構成については、参考例７〜９と同様に上記参考例１〜６の何れの構成であってもよい。
【００５６】
本参考例の放電灯点灯装置においては、無負荷時において、制御回路５の制御用ＩＣ５ａの８番ピンと１１番ピンから出力されるパルス信号が、図１１（ｂ）及び（ｃ）に示すように、一定周期毎に高周波と低周波とに切り換えるようにしてある。また、チョッパ回路１のスイッチング素子Ｑ0については、同図（ａ）に示すように連続して高周波でスイッチングさせている。
【００５７】
上記構成では、参考例７の場合における間欠期間に相当する期間において、極性反転回路４の２組のスイッチング素子Ｑ1，Ｑ4とＱ2，Ｑ3を交互に低周波でスイッチングしているため、同図（ｄ）に示すように上記間欠期間にもコンデンサＣ9の両端に電圧が生じて放電ランプＤＬに印加されるから、参考例７の構成に比較して放電ランプＤＬの始動性を向上させることができる。なお、他の構成及び動作については参考例１〜６のそれぞれと同じである。
【００５８】
（実施例１）
本実施例は、放電ランプＤＬの始動直後から一定の期間において、極性反転回路４の２組のスイッチング素子Ｑ1，Ｑ4とＱ2，Ｑ3を無負荷時と同様に交互に高周波でスイッチングし、その後点灯時の低周波にてスイッチングするようにしたことに特徴を有するものである。なお、回路構成については、参考例７〜１０と同様に上記参考例１〜６の何れの構成であってもよい。
【００５９】
本実施例の放電灯点灯装置においては、放電ランプＤＬが始動した直後から一定の期間だけ、制御回路５の制御用ＩＣ５ａの８番ピンと１１番ピンから出力されるパルス信号の周波数を、図１２（ｂ）及び（ｃ）に示すように、無負荷時と同様の高い周波数とし、上記一定期間経過後に本来の点灯時に対応した低い周波数に切り換えるようにしてある。また、チョッパ回路１のスイッチング素子Ｑ0については、同図（ａ）に示すように連続して高周波でスイッチングさせている。
【００６０】
上記構成では、放電ランプＤＬの始動直後に、極性反転回路４の２組のスイッチング素子Ｑ1，Ｑ4とＱ2，Ｑ3のスイッチング周波数が高周波から低周波に切り換わるのではなく、一定期間高周波でスイッチングした後に低周波に切り換えるようにしたから、始動直後の放電ランプＤＬの立ち消えの発生を抑えることができる。なお、他の構成及び動作については参考例１〜６のそれぞれと同じである。
【００６１】
（実施例２）
本実施例は、点灯時において、極性反転回路４の２組のスイッチング素子Ｑ1，Ｑ4とＱ2，Ｑ3を交互に高周波でスイッチングするとともに、一定周期毎に低周波にてスイッチングするようにしたことに特徴を有するものである。なお、回路構成については、参考例７〜１０及び実施例１と同様に上記参考例１〜６の何れの構成であってもよい。
【００６２】
本実施例の放電灯点灯装置においては、点灯時において、制御回路５の制御用ＩＣ５ａの８番ピンと１１番ピンから出力されるパルス信号が、図１１（ｂ）及び（ｃ）に示すように、一定周期毎に高周波と低周波とに切り換えるようにしてある。また、チョッパ回路１のスイッチング素子Ｑ0 については、同図（ａ）に示すように連続して高周波でスイッチングさせている。
【００６３】
上記構成では、点灯時に低周波でスイッチングさせている２組のスイッチング素子Ｑ1，Ｑ4とＱ2，Ｑ3の切り換わり時に、一定期間だけ高周波でスイッチングするようにしたため、同図（ｄ）に示すように上記一定期間にコンデンサＣ9の両端に共振電圧が生じて放電ランプＤＬに印加され、放電ランプＤＬの始動性を向上させることができる。なお、他の構成及び動作については参考例１〜６のそれぞれと同じである。
【００６４】
【発明の効果】
請求項１の発明は、電源電圧を断続するチョッパ用スイッチング素子を具備し出力電圧の変動に応じてチョッパ用スイッチング素子による断続周波数を可変して出力電圧を略一定とするチョッパ回路と、少なくとも４つのスイッチング素子を具備しチョッパ回路の出力端間に接続され各スイッチング素子が個別に周期的にスイッチングされてチョッパ回路の出力電圧の極性を周期的に反転させる極性反転回路と、この極性反転回路の出力端間に接続されるインダクタンス要素及びコンデンサの共振回路と、放電ランプに供給される出力を検出する検出回路と、検出回路の検出出力に基づいて無負荷状態を判別し無負荷信号を出力する判別回路と、放電ランプ点灯時には極性反転回路における各スイッチング素子のスイッチング周波数を低い周波数とするとともに無負荷時には無負荷信号に基づいて各スイッチング素子のスイッチング周波数を放電ランプの始動に充分な電圧が得られる高い周波数とする周波数切換回路とを備え、共振回路に接続される放電ランプに共振回路の共振電圧を印加して点灯させる放電灯点灯装置であって、極性反転回路の各スイッチング素子を個別に周期的にスイッチング制御する制御回路を備え、この制御回路は放電ランプの始動直後から一定の期間において無負荷時と同様の高い周波数にて極性反転回路を動作させ、その後に放電ランプ点灯時の低い周波数にて極性反転回路を動作させるので、無負荷時には高い周波数にてスイッチング素子がスイッチングされ、極性反転回路の出力端間に接続された共振回路には昇圧された共振電圧が発生し、この共振電圧が放電ランプに印加されることにより放電ランプを始動させ、点灯時には低い周波数にてスイッチング素子がスイッチングされ、放電ランプがいわゆる矩形波点灯し、従来のトランスを備えたイグナイタ回路を用いる必要がないから、小型、低コスト及び低損失の放電灯点灯装置を実現できるという効果がある。しかも、矩形波点灯中の極性反転時に昇圧された共振電圧が放電ランプに印加されることにより、放電ランプの立ち消えを低減させることができるという効果がある。
【００６５】
請求項２の発明は、極性反転回路の入力端にフィルタ用のインダクタンス要素を直列に挿入したので、極性反転回路の出力端間に接続されて共振回路を構成するインダクタンス要素のインダクタンス値を設定する際の設計の自由度を大きくし、無負荷時の共振電流を低く抑えることができるという効果がある。
請求項３の発明は、極性反転回路の入力端間にサージ吸収用のコンデンサを接続したので、フィルタ用のインダクタンス要素によって発生するサージ電圧を吸収して極性反転回路のスイッチング素子を保護することができるという効果がある。
【００６６】
請求項４の発明は、フィルタ用のインダクタンス要素と極性反転回路との接続点とチョッパ回路の入力端との間にチョッパ回路側をカソードとしてダイオードを接続したので、フィルタ用のインダクタンス要素によって発生するサージ電圧をダイオードを通じて放出し、極性反転回路のスイッチング素子を保護することができるという効果がある。
【００６７】
請求項５の発明は、極性反転回路の各スイッチング素子を個別に周期的にスイッチング制御する制御回路を備え、この制御回路が判別回路から無負荷信号を受けたときに放電ランプへの印加電圧が断続されるように各スイッチング素子をスイッチング制御するので、無負荷時に極性反転回路の出力端間に発生する共振電圧の実効値を低下させ、放電灯点灯装置の安全性を向上させることができるという効果がある。
【００６９】
請求項６の発明は、検出回路が放電ランプに流れるランプ電流あるいはランプ電流に比例した電流値を検出するようにしたので、簡単な構成にて無負荷状態の検出を行うことができるという効果がある。
請求項７の発明は、検出回路が放電ランプのランプ電圧あるいはランプ電圧に比例した電圧値を検出するようにしたので、簡単な構成にて無負荷状態の検出を行うことができるという効果がある。
【００７０】
請求項８の発明は、検出回路が放電ランプに供給されるランプ電力あるいはランプ電力に比例した電力値を検出するようにしたので、簡単な構成にて無負荷状態の検出を行うことができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 参考例１を示す回路構成図である。
【図２】 同上の動作を説明する説明図である。
【図３】 参考例２を示す回路構成図である。
【図４】 参考例３を示す回路構成図である。
【図５】 参考例４を示す回路構成図である。
【図６】 参考例５を示す回路構成図である。
【図７】 参考例６を示す回路構成図である。
【図８】 参考例７の動作を説明する説明図である。
【図９】 参考例８の動作を説明する説明図である。
【図１０】 参考例９の動作を説明する説明図である。
【図１１】 参考例１０の動作を説明する説明図である。
【図１２】 実施例１の動作を説明する説明図である。
【図１３】 実施例２の動作を説明する説明図である。
【図１４】 従来例を示す回路構成図である。
【図１５】 同上の動作を説明する説明図である。
【図１６】 同上の動作を説明する説明図である。
【図１７】 他の従来例を示す回路構成図である。
【図１８】 同上の動作を説明する説明図である。
【図１９】 同上の動作を説明する説明図である。
【符号の説明】
１ チョッパ回路
２ チョッパ制御回路
３ 検出回路
４ 極性反転回路
５ 制御回路
７ 判別回路
８ 周波数切換回路
Ｑ0，Ｑ1〜Ｑ4 スイッチング素子
Ｌ0，Ｌ4 インダクタンス要素
Ｃ0，Ｃ9 コンデンサ
ＤＬ 放電ランプ
Claims (8)
- 電源電圧を断続するチョッパ用スイッチング素子を具備し出力電圧の変動に応じてチョッパ用スイッチング素子による断続周波数を可変して出力電圧を略一定とするチョッパ回路と、少なくとも４つのスイッチング素子を具備しチョッパ回路の出力端間に接続され各スイッチング素子が個別に周期的にスイッチングされてチョッパ回路の出力電圧の極性を周期的に反転させる極性反転回路と、この極性反転回路の出力端間に接続されるインダクタンス要素及びコンデンサの共振回路と、放電ランプに供給される出力を検出する検出回路と、検出回路の検出出力に基づいて無負荷状態を判別し無負荷信号を出力する判別回路と、放電ランプ点灯時には極性反転回路における各スイッチング素子のスイッチング周波数を低い周波数とするとともに無負荷時には無負荷信号に基づいて各スイッチング素子のスイッチング周波数を放電ランプの始動に充分な電圧が得られる高い周波数とする周波数切換回路とを備え、共振回路に接続される放電ランプに共振回路の共振電圧を印加して点灯させる放電灯点灯装置であって、極性反転回路の各スイッチング素子を個別に周期的にスイッチング制御する制御回路を備え、この制御回路は放電ランプの始動直後から一定の期間において無負荷時と同様の高い周波数にて極性反転回路を動作させ、その後に放電ランプ点灯時の低い周波数にて極性反転回路を動作させることを特徴とする放電灯点灯装置。
- 極性反転回路の入力端にフィルタ用のインダクタンス要素を直列に挿入したことを特徴とする請求項１記載の放電灯点灯装置。
- 極性反転回路の入力端間にサージ吸収用のコンデンサを接続したことを特徴とする請求項２記載の放電灯点灯装置。
- フィルタ用のインダクタンス要素と極性反転回路との接続点とチョッパ回路の入力端との間にチョッパ回路側をカソードとしてダイオードを接続したことを特徴とする請求項２記載の放電灯点灯装置。
- 極性反転回路の各スイッチング素子を個別に周期的にスイッチング制御する制御回路を備え、制御回路は判別回路から無負荷信号を受けたときに放電ランプへの印加電圧が断続されるように各スイッチング素子をスイッチング制御することを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の放電灯点灯装置。
- 検出回路は放電ランプに流れるランプ電流あるいはランプ電流に比例した電流値を検出することを特徴とする請求項１〜５の何れかに記載の放電灯点灯装置。
- 検出回路は放電ランプに流れるランプ電流あるいはランプ電流に比例した電圧値を検出することを特徴とする請求項１〜６の何れかに乃至請求項６記載の放電灯点灯装置。
- 検出回路は放電ランプに供給されるランプ電力あるいはランプ電力に比例した電力値を検出することを特徴とする請求項１〜５の何れかに記載の放電灯点灯装置。
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